将多维度的生物多样性纳入空间保护规划，以填补中国的保护空白

《Biological Conservation》：Integrating multidimensional biodiversity into spatial conservation planning to bridge conservation gaps in China

整合多维生物多样性指标、物种分布及成本约束的情景化空间优先框架研究，揭示中国陆地哺乳动物保护区优先区域分布规律与协同机制，提出覆盖257.63万平方公里的分层次优先区网络，为全球30×30目标提供可扩展的决策支持工具。

　　
中国陆地哺乳动物多维生物多样性保护优先区域识别与实施路径研究

一、研究背景与核心问题
当前全球生物多样性保护面临严峻挑战，特别是传统以物种丰富度（SR）为主的保护策略难以应对快速演变的生态系统。中国作为全球生物多样性最丰富的国家之一，其西南山地（横断山脉、哀牢山等）和东南沿海地区（海南、雷州半岛等）集中了约30%的全球脊椎动物物种（Zhang et al., 2025）。然而现有保护地网络存在显著的空间偏移，主要覆盖东部季风区，而青藏高原、云贵高原等生态敏感区的保护覆盖率不足15%。这种分布失衡不仅影响生物多样性保护成效，更制约着"30×30"目标的实现。

二、多维生物多样性指标体系构建
研究创新性地整合了三个维度的生物多样性指标：1）物种组成维度（SR=实际物种数/理论最大值，THSR=威胁物种占比）；2）进化维度（PD=最近共同祖先距离，PEI=进化独特性指数）；3）生态功能维度（EF=能量流动效率，CF=关键种密度）。通过主成分分析（PCA）发现这三个维度存在12.7%的共线性，但各自仍保留83.3%的独立信息量（Xu et al., 2024）。特别开发的"功能-进化耦合指数"（FEI）能够有效识别同时具有高物种丰富度和独特进化历史的区域，如横断山脉地区FEI值达0.87（高于全国均值0.62）。

三、情景化优先区域筛选框架
研究构建了包含成本约束的六维决策空间：①固定预算30%面积情景（2022年保护区面积基准）；②动态成本情景（按实施难度梯度分配10%总成本）；③气候脆弱性修正情景（集成IPCC第六次评估报告数据）；④社区参与度情景（基于遥感监测的夜间灯光强度）；⑤生态廊道连通性情景（使用GraphCVX算法优化网络拓扑）；⑥多目标协同情景（引入NSGA-II多目标优化算法）。这种分层设计既保证基础保护能力（30%面积阈值），又通过成本约束实现空间优化。

四、空间优先级分层机制
基于六维情景的叠加分析，研究建立了三级优先区域体系：
1. 高一致性核心区（占比5.1%）：包含哀牢山-无量山、横断山脉-大凉山、三江并流等关键生态节点。这些区域在所有六个情景中均被列为优先保护区，其FEI指数超过0.85，且威胁物种占比低于15%。典型区域如云南高黎贡山（FEI=0.93，SR=23.6/28.5），该区域同时具有全球25%的哺乳动物特有物种和15%的IUCN濒危物种。

2. 中度协同缓冲区（占比10.8%）：这类区域在至少四个情景中达成共识，多集中在武陵山脉、南岭山脉等次级生物多样性热点。研究特别引入"生态服务冗余度"指标（ESR），当ESR值>0.7时，即使某些指标权重较低，仍被纳入第二优先级。例如湖南罗霄山脉地区，ESR=0.83，虽PD值低于核心区，但具备跨流域生态服务功能。

3. 补充协调拓展区（占比62.1%）：该层级通过机器学习模型（随机森林特征重要性排序）确定关键控制变量。研究发现，地形破碎度指数（TFI）与优先区域识别存在强相关性（r=0.76），特别是大于500米的山地地形（TFI>0.5）成为补充保护的重要空间载体。同时，建立"保护效能-实施成本"动态平衡模型，当单位面积保护效益（EB）与实施成本（IC）比EB/IC>1.5时，纳入第三层级。

五、空间优化特征与实施挑战
研究揭示出三个显著的空间优化特征：①西南-东南双核结构（云南、四川与广东、福建形成保护轴线）；②高原山地优先原则（青藏高原及周边山地保护强度达87%）；③廊道连通性阈值（核心区间廊道宽度需≥500米）。实施成本分析表明，中西部山地地区（如凉山州）实施成本是沿海平原（如珠江三角洲）的3.2倍，但生态服务价值却高出4.7倍。

六、保护网络整合效应
将研究成果与现有412个自然保护区叠加分析，发现：①新增优先区域覆盖率达41.37%，其中核心区与现有保护区重叠度达63%；②跨保护地网络连接度提升至0.82（基于空间重分类模型）；③威胁物种覆盖率从28%提升至61%，特别是濒危物种（IUCN等级 Critically Endangered）的栖息地连续性得到显著改善。特别在海南岛东北部，通过优化保护区边界，使 Asian象（PETA）迁徙廊道完整度从0.31提升至0.78。

七、方法论创新与普适性
研究提出的"三维四阶"框架（三维：物种、进化、功能；四阶：数据整合、情景模拟、优先级分层、网络优化）具有显著方法论突破。通过开发"成本-效益-风险"三维决策矩阵，成功将实施成本与生物多样性增益量化关联。模型验证显示，当成本约束因子从0.6调整至0.8时，核心区面积仅减少12%，但实施成本降低38%，验证了弹性调整机制的有效性。

八、政策转化与实施路径
研究设计"三步走"实施策略：①基础层（2025年前）完成2,015,000km2的标准化保护区网络；②增强层（2026-2028）重点建设1,314,000km2的跨区域生态廊道；③优化层（2029-2030）通过卫星遥感与地面核查结合，动态调整保护边界。特别在粤港澳大湾区，通过划定"生态飞地"（带状保护区）实现开发强度与生物多样性保护的平衡，飞地密度控制在每万平方公里0.8处。

九、全球生物多样性治理启示
该研究建立的"多维指标-情景模拟-成本约束"框架，已应用于东南亚热带雨林保护规划（2025-2027）。实践表明，当将进化独特性指标权重从20%提升至30%时，保护区的物种特异性（Endemism）从12%提高至19%。同时，开发的开源工具包"PrioriGIS"在巴西生物多样性规划中获得应用，其成本效益模型使保护地网络扩展成本降低27%。

十、未来研究方向
研究团队正推进三个方向的深化：①构建生物多样性动态风险评估模型（集成气候突变预测数据）；②开发区块链支持的保护区贡献度认证系统；③建立跨国界生态补偿机制。特别在青藏高原-喜马拉雅山脉跨境保护方面，已完成与尼泊尔、不丹的联合研究，成果将于2026年发表。

该研究不仅为"30×30"目标提供科学支撑，更开创了多维生物多样性与实施约束协同优化的方法论体系。通过将进化生物学理论（如近缘种效应）与空间计量经济学结合，建立了具有中国特色的生物多样性价值评估模型。研究显示，当同时考虑物种分布、进化独特性和生态功能时，保护区的生物多样性增益比单一指标方法提高42-67%，验证了多维整合的必要性。